Способ определения влажности жидких сред Советский патент 1987 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, пищевой и других отраслях промьиштен- ности.

Целью изобретения является повышение точности определения влажности за счет уменьшения влияния флокуля- ционных свойств среды.

В основу способа положена экспериментальная оценка реакции измерительного устройства на воздействие добавляемых в образец компонентов контролируемой среды с последующим вычислением ее истинной влажности.

Зависимость показаний измерителя от влажности образца может быть представлена в следующем виде:

0/ а

b-W,

где о/

7 Ъ значение отсчета измерителя влажности;

значение влажности контролируемой среды,

параметр, зависящий от начальной диэлектрической проницаемости безводной среды 8н

параметр, зависящий от f) и коэффициента флокуля- ции F.

Следовательно, изменение Е безводной среды приводит как к изменени параметра а (емкость датчика изменяется с изменением 8, сухой среды), так и параметра b (при разных f, наклон характеристик f (-„ Ь (W) различен) , а изменение коэффициента фло- куляции F изменяет лишь параметр Ь„ Таким образом, в уравнении (1) переменными следует считать величины а, Ь и W, При этом предполагается, что а) преобразование 6;.„в приращение емкости датчика 4С осуществляется по линейному закону ( ,, где Ср - рабочая емкость преобразователя) б) преобразование приращения емкости ЛС в показание измерителя влажности 0 производится также по линейному закону ( oi N-dC, где N - коэф|)ициент пропорциональности) в) аналитическая зависимость преобразования влажности образца W в f учитывает начальное значение Е| и коэффициент флокуляции F и приближенно может быть представлена в виде Еслл«е„- - Ец-F-k-W,

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Получают первичный отсчет измерителя влажности для исходного образца контролируемой среды неизвестной влажности W

d- а

1 b-W.

(2)

В известный объем исходного образца V добавляют фиксированнй объем воды /iV , перемешивают, помещают часть нового образца в датчик и получают вторичный отсчет измерителя новом значении влажности W.

dt при

а + b.W

1

(3)

Последующий третий дополнительный отсчет может быть получен после

добавления и перемешивания фиксированного объема жидкой среды того же сорта с известной влажностью Wo, либо в заданный объем исходного образца, либо в такой же объем образца,

полученного после добавления фиксированного объема воды. В частном случае, в качестве добавляемой среды может использоваться фиксированный объем обезвоженной контролируемой среды (), Помещают часть

вновь полученного образца в датчик и получают третий дополнительный отсчет измерителя cL при значении влажности W,

35

d,

+ Ъ W,

(4)

0

5

0

5

Уравнения (2), (3) и (4) образуют систему, в которой параметры а и Ь остаются неизменными, так как в измерениях участвует одна и та же среда с одинаковыми значениями « F. Для расчета истинного значения влажности W контролируемой среды в системе, образованной уравнениями (2) - (4), значения влажностей W и Wj необходимо выразить через W и из- вестньге объемы добавок и исходного образца.

Принцип расчета значений влажностей W, и W, заключается в следующем. Исходным является заданный объем V. контролируемой среды с неизвестной влажностью W .

Из определения влажности (влажность - объемная доля влаги - есть отношение объема воды Vg, к объему влажного вещества ., где V - объем безводной контролируемой среды) следует:

W, ,,(5)

где Vg - объем воды в образце, Vp - полный объем образца. После добавления к этому образцу известного объема воды V общий объем воды во вновь полученном образце - Vg+flV,,, а полный объем смеси - Vp+dV. Соответственно влажность этого образца Wj определяют по формуле:

довательно, влажность нового образца можно получить, взяв отношение ; указанных объемов. Разделив числитель и знаменатель на Vo, получают:

У ,. 3

1 + 4W, + /jWi kj(W,,+JWj- W),

(8)

10

w ° v

V, + .V,

(6)

где /iWj V /V - отношение добавленного фиксированного объема контролируемой среды известной влажности к объему исходного образца, а kj

т,15 (1+/1W +4WJ- .

Разделив числитель и знаменатель - i г

По предлагаемому способу определение влажности может быть выполнено путем добавки фиксированного объема контролируемой среды известной влаж- 20 ности в заданный объем V исходного образца. Б этом случае значение W может быть найдено по формуле:

в (6) на Vo и воспользовавшись выражением (5), получают:

(7)

где 4W - отношение добавленного фиксированного

объема воды к полно- , W , ,, „ч му объему образца, „j. - т

k, (1 + flW)По аналогичному принципу расчитывают значение влажности Wj третьего дополнительного образца.

Примеры выполнения предлагаемой добавки: методы последова:тельной и параллельной добавок. Выбор того или иного варианта обусловлен, главным образом, вопросами технологичности измерения.

.Фиксированный объем Vi контролируемой среды с известной влажностью Wa, в котором объемы безводной жидкой среды и воды составляют соответственно & Ч и 4V,j W , добавляют в образец, в который ранее был залит фиксированный объем воды. Тогда объем воды в этом новом образце

Подставив значение W из (7) и Wj из (8) или (9) в формулы (3) и . (4) вместе с уравнением (2), получают системы уравнений:

30

0/1 а + b

o/j а + bk (,);

o; a+bkj (W + .,-Wj)

(10)

35

или

40

16t, a + b W, ; a + b k, (W,+dW,); dLj a + b k,(W,+dWj-Wj)

(11)

Решая систему уравнений (10) относительно W., , можно вычислить ис- будет Vj + дУ + , а полный его 5 значение влажности исходного объем составит Vo + dV, + dV,j. Сле- образца по формуле:

(.))-(1 -eCi)(o(, )№-Ж,- W9)ka , . W, (oii-o(i)(k2-k,)-()(kV-1)

я системы уравнений (11) решение, аналогичное предьщущему, можно записать в виде:

W

() aWi W9 k2-( - ,- k, (d, -oij) Cl-kp-() (1-k,)

(1

(13)

Расчетные соотношения можно получить и в более простом виде, если в качестве второй добавки использовать безводный образец контролируемой ередовательно, влажность нового образца можно получить, взяв отношение ; указанных объемов. Разделив числитель и знаменатель на Vo, получают:

,.

1 + 4W, + /jWi kj(W,,+JWj- W),

(8)

10

(6)

Подставив значение W из (7) и Wj из (8) или (9) в формулы (3) и . (4) вместе с уравнением (2), получают системы уравнений:

0/1 а + b

o/j а + bk (,);

o; a+bkj (W + .,-Wj)

(10)

35

или

16t, a + b W, ; a + b k, (W,+dW,); dLj a + b k,(W,+dWj-Wj)

(11)

CQ ды. Например, вьфажение (13) принимает вид:

yii ()

(о /- зЯ Г- 1 -То У- 2(

55 где ki 1/(1+JWp; 4Wj uV,/Vo; dV-t - объем добавленной безводной

контролируемой среды. Поскольку в выражения (12)-(14) не входят значения коэффициентов 4 и

hg связанные с начальной, хиэлектри- ческой проницаемостью безводной среды fj, и коэффициентом флокуляции F, можно считать, что.указанные факторы не влияют на оггреДеление влажности среды.

Если зависимость показаний измерителя от влажности отличается от формулы (2) (например, W, о а+Ь W H т.п.), другой вид имеют и выражения (12)-(14).

При практической реализации способа можно рекомендовать выбор такого объема очередных добавок, которые будут вызывать изменение предыдущих показаний измерителя на 5-20%. Наибольшую эффективность способ обеспечивает при измерении больших влажнос- тей, например, для нефти свыше 5% влажности.

Пример. Отбирают исходный образец нефти объемом V 1 л. В датчик помещают 500 мл пробы и получают отсчет с измерителя влажности для исходного образца 22 деления (вся шкала - 100 делений). В исходный объем добавляют &V 0,1 л воды, и смесь тщательно перемешивают. 500 мл пробы нового образца помещают в датчик и получают новый отсчет o,j 24 деления. В 1 л нового образца добавляют dVj 0,5 л образца той же нефти влажностью 10% (W 0,1). После перемешивания и отбора 500 мл получают третий отсчет otj 22,5 деления. Подставив числовые значения в формулу (12), находят W 0,2 (20%),

Предлагаемый способ может найти применение и при использовании дру13322166

гих методов определения влажности и состава веществ (кондуктометрическо- го, СВЧ, оптического и т.д.), в ко- торых влияние переменных свойств контролируемых сред проявляются путем изменения по крайней мере двух разных параметров функции преобразования.

10

15

Ю

35

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения, при зтом он отличается существенной простотой по сравнению с известными способами и-легко осуществим практически.

Формула Изобретения

Способ определения влажности жидких сред с помощью емкостного преобразователя, включающий первый отсчет с измерителя влажности с исходным образцом, второй отсчет с измерителя влажности с тем же образцом после

25 фиксированной добавки в него воды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения влажности за счет уменьшения влияния флокуляционных свойств среды, в

30 образец добавляют фиксированный объем определяемой жидкой среды с известной влажностью, производят дополнительный отсчет с измерителя влажности, а истинное значение влажности контролируемой среды определяют с учетом разностей показаний первого отсчета с вторым и дополнительным и отношений добавляемых объемов воды и контролируемой среды известной

4Q влажности к исходному объему образца.

Составитель А.Платова Редактор А.Ворович Техред М.Ходанич Корректор Е.Рошко

Заказ 3825/39 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения, при зтом он отличается существенной простотой по сравнению с известными способами и-легко осуществим практически.

Формула Изобретения

Способ определения влажности жидких сред с помощью емкостного преобразователя, включающий первый отсчет с измерителя влажности с исходным образцом, второй отсчет с измерителя влажности с тем же образцом после

фиксированной добавки в него воды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определе. ния влажности за счет уменьшения влияния флокуляционных свойств среды, в

образец добавляют фиксированный объем определяемой жидкой среды с известной влажностью, производят дополнительный отсчет с измерителя влажности, а истинное значение влажности контролируемой среды определяют с учетом разностей показаний первого отсчета с вторым и дополнительным и отношений добавляемых объемов воды и контролируемой среды известной

влажности к исходному объему образца.

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в нефтедобывающей, неф- теперерабатьшающей, нефтехимической. пищевой и других отраслях промышленности и позволяет повысить точность определения влажности. С помощью емкостного преобразователя получают первый отсчет с измерителя влажности, с исходным образцом, затем второй отсчет с тем же образцом после фиксированной добавки в него воды, а затем дополнительный отсчет с фиксированной добавкой жидкой среды того же состава, что и контролируемая среда с известной влажностью. Искомое значение влажности контролируемой среды определяют с учетом разности показаний первого отсчета с вторым и дополнительным и отношений добавляемых объемов воды и контролируемой среды известной влажности к исходному объему образца. 3 (Л